Магнитофон из бактерий

26.11.2017

Ученые смогли превратить бактериальную иммунную систему в микроскопический магнитофон. Этим магнитофоном из бактерий исследователи из Медицинского центра Колумбийского университета заложили основу для нового класса технологий, которые используют бактериальные клетки для всего, начиная от диагностики заболеваний до наблюдений за окружающей средой.

Ученые модифицировали обыкновенный лабораторный штамм самый привычной человеческой бактерии, которая живет в кишечнике, Escherichia coli. В результате бактерии не только записывают свои взаимодействия с окружающей средой, но также фиксируют время этих взаимодействий.

Специалисты создали микроскопический магнитофон, воспользовавшись преимуществами CRISPR-Cas, иммунной системы многих видов бактерий. CRISPR-Cas копирует части ДНК от вторгающихся вирусов, чтобы последующие поколения бактерий смогли отражать патогены более эффективно. В результате локус CRISPR бактериального генома аккумулирует хронологическую запись всех бактериальных вирусов, которые пережила бактерия и ее предки.

Для создания магнитофона ученые модифицировали часть ДНК под названием плазмид, дав ему возможность создавать больше копий в бактериальной клетке в ответ на внешний сигнал. Отдельный записывающий плазмид, который управляет "магнитофоном" и фиксирует время, экспрессирует компоненты системы CRISPR-Cas. В результате создается смесь фоновых последовательностей, которые записывают время и последовательности сигналов, меняющихся в зависимости от окружения клетки. Затем ученые могут изучить локус CRISPR, прочитать запись и снять хронологические показатели.

Сейчас система может обрабатывать до трех сигналов одновременно и записывать несколько дней.

<< Назад: Беспроводной DVD-привод для смартфонов 27.11.2017

>> Вперед: Мухи опаснее, чем считалось 26.11.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Теплопроводность меди улучшена 25.03.2014 Группа ученых, в число которых вошли Александр Баландин из Калифорнийского университета в Риверсайде и Константин Новоселов из Манчестерского университета в Великобритании, опубликовали в журнале Nano Letters результаты инновационного способа повышения теплопроводности меди. Медь является одним из основных компонентов любого чипа. Тончайшие проводники из меди внутри чипа соединяют миллионы транзисторов друг с другом. В современном процессоре общая длина таких проводников достигает 50-60 км. При прохождении по проводникам электрического тока, они нагреваются, выделяя тепло, которое необходимо отводить. В 2001 г. Пэт Гелсингер (Pat Gelsinger) заявил, что если объем тепла, который выделяют процессоры, продолжит расти текущими темпами, то к 2005 г. один чип будет выделять столько энергии, сколько выделяет атомный реактор, а к 2015 г. - сколько тепла выделяет Солнце (Гелсингер проработал 30 лет в Intel, приняв участие в разработке конструкции всех первых процессоров корпорации). Однако прогноз Гелсингера не воплотился. Инженеры нашли способ обуздать тепловыделение при дальнейшем росте производительности за счет снижения тактовой частоты и оснащения процессоров несколькими ядрами, работающими одновременно. Теперь же перед ними стоит новая задача. По мере уменьшения строительных блоков процессоров - транзисторов (текущий техпроцесс - 22 нм) - медные проводники в них уменьшаются в диаметре, что ведет к повышению их рабочей температуры. Слишком высокая температура ведет к разрушению и, соответственно, выходу полупроводникового прибора из строя. Для того чтобы решить эту проблему, ученые в своем эксперименте использовали композиционный материал, напоминающий сэндвич, в котором слой меди был покрыт с обеих сторон слоями графена. Это позволило на 25% улучшить рассеивание тепла у медного проводника. По словам Баландина, сам по себе графен не обладает какими-либо свойствами теплоотвода. Перемещение тепловой энергии в металле, как правило, затруднено его кристаллической структурой. Будучи приложенным к меди графен изменяет эту структуру, позволяя энергии двигаться более свободно, пояснил ученый.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026